Recettori toll-like. Recettori toll-like. Recettori per il riconoscimento del pattern citoplasmatico

Negli ultimi dieci anni nel campo dell'immunologia fondamentale, in particolare nello studio dei meccanismi dell'immunità innata non specifica, sono state fatte due scoperte eccezionali, che ora sono giustamente considerate la base della resistenza innata alle malattie infettive. In primo luogo, è stato riscontrato (B. Lemaitre et al., 1996) che la proteina Toll della Drosophila, precedentemente nota come strumento essenziale nell'embriogenesi della mosca, svolge un ruolo importante nella resistenza aspecifica, in particolare proteggendola dalle infezioni causate da funghi di il genere Aspergillus. Come risultato di studi successivi, proteine ​​con una funzione simile furono scoperte nei mammiferi, compreso l'uomo, e furono chiamate recettori Toll-like (TLR). In secondo luogo, è stato descritto uno dei primi recettori di questo tipo nei topi (A. Poltorak et al., 1998), TLR4, che gli autori hanno identificato come un recettore per il lipopolisaccaride (LPS), necessario ai topi per un riconoscimento efficace e una risposta immunitaria ai gram- batteri negativi, di cui LPS è parte integrante della membrana cellulare esterna. Questi studi hanno confermato la presenza di un apparato di riconoscimento nelle cellule immunitarie innate non specifiche e hanno indicato il ruolo centrale dei TLR nel riconoscimento primario dei patogeni infettivi nei mammiferi.

La scoperta dei TLR è stata paragonata in termini di importanza alle precedenti scoperte di recettori di riconoscimento nei linfociti B e T. Ma, dato che i meccanismi dell'immunità innata non specifica precedono l'inclusione dei meccanismi dell'immunità specifica acquisita, si ritiene che i TLR siano recettori più importanti nella gerarchia della resistenza immunitaria generale.

È ormai dimostrato che i TLR sono una famiglia di glicoproteine ​​di membrana presenti principalmente su cellule dendritiche, macrofagi e granulociti polimorfonucleati. I TLR fanno parte della superfamiglia delle glicoproteine ​​integrali di membrana di tipo I, che comprende anche i recettori dell'interleuchina-1 (IL-1R). Confrontando questi due recettori, si è scoperto che le loro parti extracellulari differiscono in modo significativo: IL-1R ha tre domini simili a Ig e TLR ha sequenze di aminoacidi ricche di leucina. Al contrario, il dominio citoplasmatico di TLR ha un'elevata omologia con quello di IL-1R ed è stato chiamato TIR (recettore Toll-IL-1) (J.L. Slack et al., 2000). In totale, il dominio citoplasmatico è costituito da circa 200 aminoacidi, le cui regioni omologhe costituiscono tre regioni separate (scatole) necessarie per la trasduzione del segnale, cioè per trasmettere un segnale nella cellula.

I TLR delle cellule monociti-macrofagiche e, soprattutto, delle cellule dendritiche, si legano ai loro ligandi e trasmettono un segnale di allarme all'interno della cellula, che porta alla produzione di una serie di citochine proinfiammatorie e di molecole costimolatrici. Di conseguenza, l'infiammazione si sviluppa come reazione protettiva del corpo da parte dell'immunità non specifica e vengono compiuti i primi passi per sviluppare un'immunità specifica (adattativa) (Sh. Akira, K. Takeda, 2004; B. Beulter, 2004).

N.M. Berezhnaya

Istituto di Patologia Sperimentale, Oncologia e Radiobiologia intitolato. RIF. Kavetsky

NAS dell'Ucraina, Kiev, Ucraina

Parole chiave: TLR, immunità innata e acquisita, infezione, infiammazione, tumorigenesi, bersagli terapeutici.

RECETTORI TOLL-LIKE E ONCOGENESI

La revisione fornisce informazioni generali sui recettori Toll-like (TLR), sui loro ligandi e sulle proprietà nella regolazione dell'immunità innata e acquisita. L'attenzione principale è rivolta al significato dell'espressione dei TLR da parte delle cellule di vari tumori umani e animali e all'effetto della loro attivazione sulla crescita del tumore. A causa dell'ambiguità dell'influenza sull'attivazione dei TLR espressi dalle cellule tumorali, vengono presi in considerazione i possibili meccanismi di questa influenza. In particolare, i meccanismi di azione stimolante comprendono: l'induzione del rilascio di citochine proinfiammatorie e di altre sostanze proinfiammatorie, l'induzione dell'attività delle cellule soppressorie, la partecipazione all'apoptosi e la formazione di resistenza, il ruolo dell'ipossia nell'attività dei TLR, ecc. Viene anche discussa la possibilità di utilizzare i TLR come bersagli per la terapia con l'aiuto dei loro agonisti e antagonisti.

Attualmente, i recettori Toll-like (Toll-	recettori (NOD - nucleotide-binding oli-
come i recettori - TLR) sono oggetto di attivi	dominio homerizzato). Da una famiglia comune -
studio approfondito sia normalmente che con vari	I PRR sono attualmente i TLR più studiati
patologie. Negli ultimi anni si è registrato un crescente interesse	e NLR, poiché definiti centrali
res allo studio dei TLR nel processo tumorale. Questo	componenti dell'induzione di vari immunologici
è determinato non solo dall'inclusione di questi recettori	Risposte cinesi. Estremamente interessante è
rov sui meccanismi generali della difesa immunologica	c'è prova della loro partecipazione in una delle forme
te, ma anche una serie di altri fatti: 1) tanti tumori	morte cellulare - piroptosi. Il meccanismo è acceso
le cellule (OC) sono in grado di esprimere vari	trasformazione di questa forma di recettore nella morte cellulare
TLR; 2) interazione OK dei TLR con i loro ligandi	associato a: 1) aumento dell'autofagia, che aumenta
dami è accompagnato dalla sintesi e dalla produzione di cito-	ingresso di agenti patogeni nei lisosomi; 2) attivo
Kinov; 3) c'è interazione tra TLR	rilascio di tali citochine proinfiammatorie,
e fattori che inducono ipossia (ipossia-	come IL-1β, IL-18, IL-33. Secondo quello prevalente
fattori inducibili - HIF); 4) ci sono dati che indicano	Secondo il punto di vista, i TLR sono evolutivamente conservati
richiedendo una connessione tra l'espressione dei TLR e la formazione	strutture proteiche attive considerate come
mitigazione della resistenza; 5) certo	componente chiave del sistema congenito e acquisito
approcci esistenti all'utilizzo dei TLR come	l'immunità nei mammiferi, sono classificati come primari
bersagli per l’immunoterapia.	nuovo tipo di glicoproteine ​​transmembrana.
PANORAMICA DEI TLR	I ligandi per i TLR possono essere molecole di multi-
	molti agenti patogeni: molecole associate agli agenti patogeni
I TLR furono identificati per la prima volta in Drosophila amelanogaster.	modelli polari - molecolari associati ai patogeni
Questa è stata una scoperta per la quale nel 2011 auto-	pattern (PAMP), riconosciuti dai TLR
ry B. Botler (USA), J. Hofman (Lussemburgo)	nella struttura dei microrganismi, avviano la germinazione
e R. Steinman (Canada) hanno ricevuto il Premio Nobel	immunità naturale e acquisita. Nel ruolo di pat-
premio Sky. Principale ruolo biologico dei TLR	le spine possono avere un'ampia varietà di strutture
nella Drosophila è associato alla protezione contro le infezioni	tour di microrganismi di vari gruppi. TLR
(protezione antifungina) e partecipazione al processo	legano non solo quelli endogeni, ma anche quelli esogeni
sì, rigenerazione. Successivamente sono stati identificati i TLR	PAMP, la cui concentrazione aumenta notevolmente -
R. Medzhitov, sulle cellule dei mammiferi c'era	in caso di danni ai tessuti (infiammazione, tumore)
è dimostrato che hanno un citoplasmatico comune	qualsiasi processo) e si formano molecole legate insieme
dominio con IL-1R (recettore dell'interleuchina-1). Installazione	con danno tissutale - DAMP (danno associato
ma che in risposta all'azione dei ligandi di molti TLR,	modelli molecolari); ormai tale en-
simile all'interazione IL-1/IL-1R, centrale	Sono stati descritti più di 50 ligandi pregenici.
Il posto è occupato dalla proteina adattatrice - MyD88.	I TLR sono espressi non solo da tutte le cellule -
Ad oggi, i TLR sono stati scoperti nei mammiferi.	mi sistema immunitario, ma anche le cellule di molti or-
mangiatori, compresi gli esseri umani, e persino le piante.	organi e tessuti, compreso l'epitelio delle mucose
I TLR appartengono ad una vasta famiglia di recettori	lago, miociti cardiaci, endotelio vascolare, chera-
modelli che riconoscono modelli: riconoscimento di modelli	tinociti, cellule microgliali, astrociti, neuroni
recettore (PRR); appartengono a questa famiglia	e così via. . La maggior parte dei TLR si trovano sul
e NLR - ricchi di lectina simili a NOD	superficie cellulare - TLR-1, TLR-2, TLR-5, TLR-6,

TLR-10; esempi di localizzazione intracellulare includono TLR-3, TLR-7, TLR-8, TLR-9; alcuni TLR possono essere espressi sia a livello intracellulare che extracellulare (TLR-4, TLR-11, TLR-12,

e TLR-13). In base alle caratteristiche dei domini extracellulari, la superfamiglia TLR è divisa in 2 sottogruppi: i TLR del primo gruppo hanno un dominio contenente immunoglobuline, il secondo un dominio ricco di lectina (LRR); Del primo gruppo fanno parte anche recettori come IL-1R, IL18R, ST2, SIGIRR (proteina inibitoria regolatoria appartenente alla famiglia dei recettori IL-1R-simili).

I segnali indotti dai TLR sono nella maggior parte dei casi associati all'attivazione di fattori di trascrizione della famiglia NF-kappaB e di varie proteine ​​adattatrici (MyD88, MAL, TRIF, TRAM, ecc.); alcuni di loro possono usare

E meccanismi non correlati alle proteine ​​adattatrici, in particolare TLR-3. L'attivazione delle vie di segnalazione dipendenti da MyD88 include anche la proteina chinasi D1, che è in grado di attivare i ligandi di alcuni TLR. I ligandi dei TLR non solo attivano varie vie di segnalazione, ma possono anche regolare l'espressione di questi recettori.

Espressione di TLR da parte di cellule di vari organi

E forniscono un’ampia gamma dei loro ruoli regolatori nel mantenimento dell’omeostasi. Il processo di evoluzione ha fermamente stabilito questa capacità dei TLR, e si manifesta particolarmente chiaramente sia nella regolazione dell'immunità innata che in quella acquisita, che viene effettuata con la partecipazione di vari meccanismi. Coinvolgimento dei TLR nellaimmunità innataè assicurato da: 1) l'inizio del rilascio di citochine proinfiammatorie necessarie per una risposta immunologica fisiologica sotto varie influenze, tra le quali varie infezioni occupano uno dei posti centrali; 2) regolazione dell'attività dei neutrofili; un ruolo speciale è svolto da TLR-2 e TLR-4, il primo dei quali protegge le cellule dall'apoptosi, e il secondo si manifesta come un importante regolatore della sopravvivenza dei neutrofili (Fig. 1); 3) controllo dell'attivazione, differenziazione e sopravvivenza dei linfociti B, in cui TLR-2, TLR-4 e TLR-9 prendono parte attiva (questa via di attivazione dei linfociti B è accompagnata da un aumento del rilascio di calcio, dalla fosforilazione di alcune chinasi, da un aumento endocitosi e sintesi di immunoglobuline

E considerato come un percorso di attivazione alternativo linfociti B); 4) garantire il mantenimento dell'immunità innata dell'intestino, che è associata all'espressione dei TLR da parte delle cellule epiteliali della sua mucosa; 5) partecipazione al funzionamento delle cellule del sistema nervoso centrale, la maggior parte delle quali esprime TLR (microglia, neuroni, astrociti, cellule endoteliali vascolari cerebrali); esiste evidenza di un effetto differenziato dei TLR sulle funzioni della microglia.

Non meno importante è la partecipazione dei TLR immunità acquisita, che viene effettuato anche con la partecipazione di una serie di meccanismi: 1) attivazione dei linfociti T CD4 e CD8; 2) stimolazione delle funzioni di varie cellule che riconoscono l'antigene: cellule dendritiche, che esprimono TLR-2, TLR-3, TLR-4, TLR-7, TLR-9 (Fig. 2); 3) attivazione di macrofagi, mastociti, in particolare, con la partecipazione di TLR-9, che è particolarmente pronunciata sotto l'azione del materiale genetico dei virus del DNA di batteri e funghi; 4) coinvolgimento attivo nell'espansione e nel funzionamento delle cellule regolatrici - T-reg, che esprimono alti livelli di TLR-4, TLR-5, TLR-7 e TLR-8 (Fig. 3); 5) regolazione dell'omeostasi dei fibroblasti, miofibroblasti,

Riso. 1. Effetto dei TLR sulle funzioni dei neutrofili

Riso. 2. Effetto dell'espressione dei TLR sulle funzioni delle cellule dendritiche (DC). MHC: complesso maggiore di istocompatibilità

Riso. 3. Diversa natura dell'influenza dell'attivazione dei TLR sul T-reg

sinoviociti simili a fibroblasti, cellule endoteliali ed epiteliali, in particolare, con la partecipazione di TLR-2, TLR-4, TLR-6; 5) regolazione delle cellule epiteliali normali (TLR-2, TLR-3, TLR-4, TLR-5), nonché delle cellule endoteliali; 6) potenziamento dell'immunità acquisita con l'inclusione di vari meccanismi.

Pertanto, i TLR sono regolatori attivi non solo dell'immunità innata e acquisita, ma anche dell'omeostasi di varie cellule, il che giustifica lo sviluppo di una nuova direzione immunoterapeutica basata sull'uso di immunomodulatori - agonisti e antagonisti dei TLR.

TLR: INFEZIONE, INFIAMMAZIONE, ONCOGENESI

Più di 100 anni fa R. Virchov formulò l'idea della connessione tra infiammazione e tumore maligno. Oggi è fondamentale per comprendere l'essenza patogenetica dello sviluppo del cancro e riceve molte prove indiscutibili già a livello delle moderne capacità metodologiche. Ora non ci sono più dubbi che la risposta alla domanda: “Infiammazioni e tumori: torniamo a Virchow?” può solo essere affermativo, il che, ovviamente, rappresenta un progresso nella comprensione della patogenesi del cancro. È l'infezione cronica che induce lo sviluppo di un processo complesso, che comprende: infiammazione cronica, espressione di TLR, rilascio di chemochine, citochine proinfiammatorie e angiogeniche, fattori genotossici (molecole di stress ossidativo).

Molti microrganismi, come è noto, possono causare lo sviluppo di infiammazioni; alcuni di essi svolgono un ruolo particolarmente significativo nell’induzione della trasformazione. Tali microrganismi, prima di tutto, includono l'Helicobacter pylori, che penetra nella mucosa dello stomaco e del duodeno, è attualmente considerato nelle classificazioni igieniche dell'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro, dell'Unione europea, degli Stati Uniti, della Russia come categoria 1 cancerogeno ed è associato a molti casi di cancro allo stomaco.

Il meccanismo principale attraverso il quale H. pylori esercita i suoi effetti è attraverso i TLR. È altrettanto significativo che i singoli componenti di questo batterio regolino in modo differenziale l’espressione dei TLR da parte delle cellule epiteliali gastriche: LPS stimola l’espressione di TLR-4 e il rilascio di IL-1β, flagellina - TLR-2, TLR-5 e il rilascio di TNF-α. Molto spesso si verifica un aumento dell'espressione di TLR-2 e TLR-5, combinato con l'induzione di segnali proinfiammatori. Esistono prove che nel carcinoma gastrico che si sviluppa sullo sfondo dell'infezione da H. pylori, i segnali proinfiammatori vengono realizzati proprio attraverso

TLR-2. Recentemente sono emerse prove che suggeriscono che H. pylori può anche interagire con TLR-9. L'infezione da H. pylori determina un aumento della proliferazione delle cellule epiteliali gastriche con infiltrazione dello strato sottomucoso gastrico da parte di cellule presentanti l'antigene e linfociti T (Fig. 4). Molti batteri intestinali associati favoriscono lo sviluppo del cancro sporadico sullo sfondo di varie colite (colite ulcerosa, morbo di Crohn, ecc.).

A microrganismi associati

Con si applica anche la malignità Listeria monocytogenes. Negli studi sulla linea cellulare dell'epatocarcinoma H22 e in un modello murino di questo tumore, si è scoperto che la coltura di OC con L. monocytogenes porta ad un aumento della proliferazione; l'introduzione di questi microrganismi nei topi affetti da epatocarcinoma ne favorisce la crescita; questi processi sono accompagnati dall'attivazione della proteina chinasi attivata dal mitogeno e di NF-kappaB in TC, dalla produzione di NO e IL-6, che alla fine porta alla proliferazione di TC. L'interazione con OC avviene attraverso TLR-2, ma non, come sottolineano gli autori, TLR-4 (Fig. 5).

Una varietà di infezioni virali spesso causano anche infiammazioni con successivo sviluppo di cancro. Antigeni di molti virus

Riso. 4. Infezione da H. pylory ed espressione di TLR da parte delle cellule epiteliali gastriche

Riso. 5. Infezione da L. monocytogenes ed espressione di TLR da parte delle cellule epiteliali intestinali

riconosciuto dai TLR; Questi virus includono principalmente il virus dell’epatite C, alcuni adenovirus e il virus Epstein-Barr (EBV). Ad esempio, in un modello murino di epatocarcinoma, è stato dimostrato che l’infezione da virus dell’epatite C porta all’espressione e all’attivazione di TLR-4, seguita dalla sintesi di IL-1β da parte delle cellule di Kupffer. Studiando i tumori associati all'EBV, riconosciuto dal TLR-3, l'espressione di questo recettore è stata notata nel linfoma di Burkitt, nel carcinoma gastrico e nasofaringeo. L'interazione dell'EBV con le cellule di vari tumori è caratterizzata dal rilascio differenziato di citochine: nel linfoma viene rilevata la produzione di IL-10, nei carcinomi - fattore di crescita simile all'insulina e IL-9. Frequenza di espressione dei TLR (TLR-2, TLR-3

e TLR-4) nel linfoma di Burkitt dipende in gran parte dalla natura dello stimolo, dalle caratteristiche del microambiente, ecc.

Lo schema generale - la connessione dell'infiammazione cronica con la trasformazione maligna - si nota anche in altri organi e sistemi. Ad esempio, componenti di alcuni batteri (E. coli)

e i virus a DNA (HPV, HSV) hanno aumentato l'espressione di TLR-4 e la proliferazione delle cellule epiteliali della prostata, sotto l'influenza di CpG - TLR-9; in entrambi i casi, NF-kappaB è attivato. Gli autori giungono alla conclusione che questi componenti di agenti patogeni localizzati nel sistema genito-urinario possono portare alla trasformazione maligna delle normali cellule epiteliali della prostata.

Un esempio della connessione tra neoplasia e infiammazione cronica può essere lo sviluppo di tumori maligni nel polmone. È risaputo che le frequenti infezioni polmonari croniche, in particolare la polmonite, costituiscono uno sfondo favorevole per lo sviluppo di tumori maligni. Osservazioni epidemiologiche condotte nello studio di pazienti con varie infezioni ( Legionella pneumophila, specie Chlamydophila, Coxiella burnetii o Mycoplasma pneumoniae), dimostrano che la combinazione di queste infezioni con altri effetti dannosi (fumo, radiazioni) dovrebbe essere considerata un fattore di rischio elevato per lo sviluppo del cancro ai polmoni.

Molti tumori sono infettati anche da altri microrganismi. Ad esempio, il carcinoma della vescica e dell'intestino è spesso associato all'infezione da schistosomi (Schistosoma spp.), il che è confermato da numerose osservazioni cliniche ed epidemiologiche.

Dai dati di cui sopra ne consegue che l'infiammazione di varie eziologie infettive e la sua transizione verso un decorso cronico costituisce uno sfondo favorevole per la malignità delle cellule normali. Nella catena di questi eventi il ​​posto centrale spetta all'espressione dei TLR e alla loro interazione con i loro ligandi.

ESPRESSIONE DEI TLR DA PARTE DELLE CELLULE TUMORALI

Attualmente, sono state ottenute prove convincenti che i TLR sono espressi da TC di varia origine e localizzazione: cancro del colon-retto, cancro della mammella, cancro della prostata, cancro dell'ovaio, cancro dell'esofago, cancro dello stomaco, cancro del polmone, cancro della testa e del collo, melanoma, neuroblastoma, glioblastoma , eccetera. .

Studiando le cellule del cancro del polmone, così come le cellule di varie linee di questo tumore, è stato rivelato che esprimono i recettori intracellulari TLR-7 e TLR-8. La stimolazione di questi recettori da parte di ligandi appropriati porta all'attivazione di NF-kappaB, ad una maggiore espressione della proteina anti-apoptotica Bcl-2, ad un aumento della sopravvivenza di TC e allo sviluppo di chemioresistenza.

Quando si esaminano campioni di tessuto cellulare squamoso carcinoma nasofaringeo Nell'uomo è stato dimostrato che le cellule di questo tumore esprimono i TLR sia superficialmente (TLR-2) che intracellulari (TLR-3, TLR-4); TLR-2 era espresso più frequentemente. Si nota che l'espressione di TLR-4 era correlata al grado di differenziazione e il legame di questo recettore all'LPS aumentava la proliferazione, che era accompagnata dall'attivazione della fosfatidilinisotolo 3-chinasi, dalla traslocazione di NF-kappaB e dall'aumento della produzione di IL- 6, IL-8, VEGF, GM-CSF. Inoltre, è stato anche dimostrato che l'attivazione di TLR4 protegge gli OC dalla lisi delle cellule killer naturali. TLR-9, espresso contemporaneamente a TLR-4, è stato rilevato anche su cellule di carcinoma nasofaringeo. Gli autori sottolineano i diversi ruoli dell'espressione di questi recettori nello sviluppo del tumore: mentre l'espressione di TLR-4 è accompagnata dalla progressione del tumore, l'espressione di TLR-9 aumenta la sensibilità a vari farmaci chemioterapici.

Le cellule sono anche caratterizzate dalla capacità di esprimere TLR-4 tumore al seno sia umani che animali. Esperimenti con cellule MDA-MB-23 hanno mostrato la presenza di TLR-4 sulla superficie cellulare e il blocco di questi recettori ha portato ad una marcata inibizione della proliferazione. L'espressione dei TLR 1–6, 9 e 10 è stata rilevata nelle cellule MCF-7 del topo; non c'era espressione di TLR 7, 8. L'esposizione a LPS di E. coli ha aumentato i livelli di TLR-4 e TLR-9 in queste cellule e ha diminuito la sensibilità agli effetti apoptogeni dell'H2O2, uno degli agenti citotossici dei macrofagi.

Uno studio sulle cellule primarie del cancro al seno (forma follicolare) ha rivelato l'espressione di TLR-4, che era combinata con alti livelli di integrina β1, correlata con una pronunciata invasività di TC; questo fatto si è verificato solo in questa forma di cancro al seno. Analisi dei risultati dell'espressione dell'integrina β1 e TLR-4 tenendo conto della sopravvivenza e del periodo libero da recidive

non è emersa una chiara correlazione tra questi indicatori, tuttavia gli autori ritengono possibile considerare queste strutture come un ulteriore marcatore clinico per valutare il decorso della malattia.

Le cellule del melanoma sono anche in grado di esprimere i TLR. In particolare su queste cellule sono stati rilevati TLR-2, TLR-3, TLR-4, il cui numero aumenta sulle cellule metastatiche nei linfonodi, nonché l'espressione di TLR-7, TLR-8, TLR-9 . Ad oggi, è difficile valutare il ruolo dell'espressione dei TLR da parte delle cellule di melanoma, poiché esistono prove che l'attivazione di TLR-4 nelle cellule di melanoma B16 è caratterizzata da un debole sviluppo tumorale sullo sfondo di una maggiore produzione di INF-β TC e cambiamenti nell'espressione dei geni dell'interferone di tipo I.

Una varietà di TLR sono espressi dalle cellule

carcinoma a cellule squamose dell'esofago . In particolare è stato rilevato un elevato livello di espressione, in primo luogo, TLR-3, TLR-4, TLR-7, TLR-9 OK, in secondo luogo - TLR-4, TLR-9 cellule mononucleari all'interno del tumore e, in terzo luogo: TLR-9 cellule simili ai fibroblasti del microambiente. Analizzando i dati ottenuti, gli autori giungono alla conclusione che l'alto livello di espressione TLR-4 associato al rischio di metastasi linfonodali e di invasione tumorale. Al contrario, alti livelli di espressione TLR-9 cellule simili ai fibroblasti dello stroma indicano un basso livello di rischio di metastasi e invasione. I risultati indicano un ruolo ambiguo dei TLR nella patogenesi del carcinoma a cellule squamose dell'esofago.

TLR-4 è espresso anche dalle cellule tumorali ovariche umane e la sua attivazione avviene con la partecipazione della proteina adattatrice MyD88 ed è combinata non solo con un aumento della crescita del tumore, ma anche con lo sviluppo della resistenza degli OC a determinati farmaci chemioterapici - un fatto che attira molta attenzione. Il legame di TLR-4 al suo ligando è accompagnato dal rilascio di citochine proinfiammatorie IL-6, IL-12, TNF-α e dall'attivazione di NF-kappaB. Celle cancro cervicale esprimere attivamente TLR-9. L'analisi di ampio materiale clinico ha mostrato che tali pazienti hanno il polimorfismo del gene TLR-9; sono stati identificati cambiamenti nell'allele TLR-9–1486T/C (rs187084), considerato dagli autori un fattore di rischio per lo sviluppo del cancro cervicale.

Anche l'espressione di TLR-4 e TLR-9 è caratteristica delle cellule carcinoma della prostata, come dimostrato dalla co-coltura di queste cellule con LPS; a differenza del carcinoma nasofaringeo, l'espressione di entrambi i recettori era accompagnata da un marcato aumento della proliferazione cellulare. La capacità delle cellule di carcinoma della prostata di esprimere TLR-4 è stata confermata da altri ricercatori. Considerando la questione del significato di questa espressione di OK, gli autori giungono alla conclusione che negli individui con ereditarietà

predisposizione allo sviluppo di questo tumore, l'espressione di TLR-4 può contribuire ad aumentare la crescita del tumore; questo potenziamento viene effettuato con la partecipazione della proteina adattatrice MyD88 e l'attivazione di NF-kappaB.

L'espressione dei TLR è caratteristica anche di varie cellule del tessuto nervoso dell'uomo e degli animali. Negli esperimenti con cellule di glioma murino della linea GL261, è stato rivelato un alto livello di espressione di TLR-3, livelli significativamente più bassi di TLR-2, TLR-4 e livelli insignificanti di TLR-5, TLR-7, TLR-9. È importante che le cellule di glioma esprimano TLR-9 e contengano molecole che fungono da ligandi per questo recettore. Nelle colture primarie di meningiomi umani, è stata rilevata l'espressione di TLR 1–4 (nel 100% delle colture), TLR-10 (nel 90%), TLR-5, 6 e 9 (nell'80%).

Ricerca cellulare mieloma multiplo,

infettati da vari microrganismi, hanno rivelato che esprimono la maggior parte dei TLR conosciuti, ma più spesso - TLR-1, TLR-7

e TLR-9. La coltura di queste cellule con i ligandi TLR-7 e TLR-9 ha migliorato la crescita del mieloma, che era accompagnata dalla secrezione attiva di IL-6; si presume che la proliferazione dei batteri contribuisca ad aumentare la crescita del tumore.

Naturalmente, il fatto dell'espressione dei TLR da parte dei TC solleva molte domande, una delle principali è: in che modo l'espressione dei TLR influenza il decorso del processo tumorale? Le difficoltà nell'analizzare i risultati di studi rilevanti sono determinate, in primo luogo, dall'ambiguità dei risultati ottenuti e, in secondo luogo, dal fatto che i TLR sono espressi anche dalle cellule del sistema immunitario con conseguente stimolazione dell'immunità innata e acquisita. Pertanto è molto difficile

E Non è sempre possibile tracciare una linea tra il punto in cui finisce l'effetto positivo dell'interazione dei TLR con i ligandi e inizia il suo effetto negativo.

Una valutazione oggettiva del valore di espressione dei TLR OK richiede la presa in considerazione di una serie di circostanze che determinano il risultato finale. Innanzitutto è necessario tenere presente che i TLR possono essere espressi sia dalle TC che dalle cellule del microambiente tumorale: fibroblasti, endoteliali, epiteliali, dendritiche, ecc. In secondo luogo, l'espressione dei TLR non sempre aumenta sotto l'influenza di ligandi specifici per un particolare recettore. In terzo luogo, il livello di espressione dei TLR da parte delle singole cellule, ad esempio il sistema nervoso centrale, è diverso: i TLR sotto l'influenza di LPS sono espressi sia dalle cellule microgliali che dagli astrociti, il livello più alto è l'espressione di TLR-2 e il più basso è TLR-1, TLR-4, TLR-5, TLR-9. In quarto luogo, si riflette il ruolo dell’eterogeneità dell’OC

E sull’espressione dei TLR. Ad esempio, cellule di varie linee di neuroblastoma rispondono diversamente alla stimolazione LPS. Si suggerisce che in questi casi non ci siano interni

trazione di LPS da parte di cellule di una certa linea e movimento del complesso TLR-4-CD14-MD2 verso l'apparato di Golgi, che esclude la possibilità di avviare un segnale di trasduzione.

Pertanto, possiamo concludere che nella maggior parte dei casi, l’espressione dei TLR da parte delle OC ne promuove la proliferazione e l’invasione. Nonostante l'ambiguità dei dati disponibili, sembra possibile identificare alcuni meccanismi che stimolano la crescita del tumore sotto l'influenza dell'interazione dei TLR con i loro ligandi.

MECCANISMI DELL'INFLUENZA STIMOLANTE DELL'ATTIVAZIONE DEI TLR NELLE CELLULE TUMORALI

Produzione di citochine proinfiammatorie e altre sostanze proinfiammatorie. Nello studio di molti tumori è stato notato il rilascio di varie sostanze proinfiammatorie in seguito all'attivazione dei TLR da parte di ligandi appropriati. Sì, espressione TLR-4 le cellule di carcinoma della testa e del collo in tutti i casi sono correlate al grado di differenziazione di TC e all'attivazione TLR-4 L'LPS ne ha migliorato la proliferazione, ha aumentato l'espressione di IRAK e ha indotto la traslocazione NF-kappaB rafforzato i prodotti IL-6, IL-8, VEGF, GM-CSF, che hanno contribuito alla progressione di questo tumore.

Altrettanto interessanti sono i dati ottenuti dallo studio delle cellule di altri tumori (cancro del colon, cancro della mammella, cancro della prostata, cancro del polmone e melanoma): l'interazione di TLR-4 con LPS sulle cellule di questi tumori contribuisce alla fuga del tumore dal controllo immunologico ed è accompagnato dall’inibizione della proliferazione delle cellule T e dalla diminuzione dell’attività delle cellule killer naturali. Il rilascio di sostanze proinfiammatorie - IL-1, TNF-α, COX-2 è stato notato anche dopo la stimolazione delle cellule di melanoma che esprimevano TLR-2, TLR-3 e TLR-4 con LPS.

In vari modelli del processo tumorale (melanoma, carcinoma, neuroblastoma), è stato dimostrato che gli OC rispondono all'LPS aumentando la migrazione, l'invasione e la metastasi, che è accompagnata dall'espressione dell'mRNA di TLR-4 sulla superficie di queste cellule . Queste proprietà dell'LPS suggeriscono che questo componente batterico può anche agire come cofattore se esposto a vari agenti cancerogeni.

L'effetto proinfiammatorio dell'espressione di TLR-2 e TLR-4 è potenziato dal rilascio di sostanze proinfiammatorie come COX-2 e PGE-2. Nel cancro gastrico e intestinale sperimentale, è stato dimostrato che il segnale indotto dall'attivazione di TLR-4 porta ad un aumento dei livelli di COX-2 e PGE-2, un processo accompagnato da una pronunciata proliferazione delle cellule della mucosa gastrointestinale e da una diminuzione dell'apoptosi. L’accumulo di sostanze proinfiammatorie è facilitato anche dai macrofagi, in-

filtri tumorali, che esprimono TLR-2 e TLR-4 e sono fonti attive di PGE-2; in questi casi si osserva un aumento della crescita del tumore. La produzione di citochine proinfiammatorie dipende dallo stadio di crescita del tumore: nelle fasi iniziali prevale la secrezione di TNF-α e CXCL14 e nelle fasi successive - IL-1β, IL-6, MIP-2, GM- CSF, HGF, VEGF. L'infezione di alcuni batteri, in particolare H. pylori, favorisce la produzione di COX-2, che stimola il rilascio di citochine (IL-1β, IL-6, IL-8, TNF-α). Rilascio PGF-2

e anche la COX-2 viene effettuata dai miofibroblasti. L’aumento della produzione di COX-2 è combinato con l’espressione di EGFR, che aumenta anche il rischio di tumori maligni.

Infine, l'espressione dei TLR (in particolare TLR-4) può anche modificare le proprietà adesive degli OC, che possono essere dovute a vari meccanismi: attivazione del sistema attivatore urochinasi-plasminogeno e NF-kappaB.

Induzione di cellule soppressorie. Una delle caratteristiche importanti dei TLR è la loro capacità di partecipare alla regolamentazione T-reg. Nel microambiente tumorale inducono l’attività di queste cellule, sopprimono la risposta antitumorale e hanno un impatto negativo sui risultati dell’immunoterapia; a causa dell'attivazione T-reg l'equilibrio tra questa sottopopolazione e le altre è interrotto Linfociti T CD4+ . Il fatto che le molecole di molti OC necrotici possano essere ligandi per TLR-4 che stimola la sottopopolazione soppressore dei linfociti MDCS - Gr-1 + CD11b + F4/80 + ; questi ultimi, a loro volta, inducono l'apoptosi dei soli attivati Cellule T. La stimolazione delle cellule soppressorie è accompagnata dal rilascio di grandi quantità di arginasi 1, IL-10, NO sintasi 2, IL-12 (ligandi TLR-4) e blocco TLR-4 protegge dalle conseguenze negative specificate della sua attivazione.

Partecipazione all'apoptosi e alla resistenza. L'interazione dei TLR con i loro ligandi può anche influenzare l'apoptosi e la formazione di resistenza sia all'effetto killer delle cellule effettrici che alla chemioterapia. A questo proposito, il lavoro con lo studio delle cellule tumorali ovariche è di indubbio interesse. In particolare, il lavoro di T. Whiteside e coautori ha dimostrato che le cellule dell'epitelio ovarico normale praticamente non esprimono TLR-4; i livelli di espressione fluttuano nelle cellule tumorali ovariche e nelle diverse linee cellulari; l'incubazione con LPS porta ad una maggiore proliferazione di TC; l'incubazione con paclitaxel e LPS migliora il rilascio IL-8, IL-6, VEGF e porta allo sviluppo di resistenza all'apoptosi indotta dalla chemioterapia. Non meno significativo

e la capacità del TLR-4 attivato dall'LPS di potenziare gli effetti collaterali del cisplatino con una maggiore espressione di questo recettore nel tessuto uditivo

labirinto L'espressione di TLR-4 da parte delle cellule tumorali ovariche con la partecipazione della proteina adattatrice MyD88, che è combinata con un aumento della crescita, è un fattore nella formazione di resistenza, in particolare al paclitaxel, ed è correlata all'espressione di molecole anti-apoptotiche e l'interazione di TLR-4 con i suoi ligandi è accompagnata dal rilascio di IL-6, TNF-α.

L'effetto anti-apoptotico dell'espressione di un altro recettore, TLR-9, è stato notato nello studio delle cellule umane di cancro del polmone e di varie linee di questo tumore. Infine, l’espressione di questo recettore potrebbe essere associata non solo alla formazione di resistenza alla chemioterapia e alle cellule killer, ma anche ad un aumento degli effetti collaterali della chemioterapia, come dimostrato dall’attivazione del TLR-4 nelle cellule tumorali del polmone da parte dell’LPS e dallo sviluppo di resistenza all’apoptosi indotta da TNF-α e TRAIL.

TLR e ipossia. Un concetto relativamente nuovo sui TLR è che la loro espressione può essere modulata dall'ipossia a livello trascrizionale. Sfortunatamente, le informazioni rilevanti sono ancora molto poco riflesse in letteratura, ma sono stati descritti alcuni meccanismi molecolari che sono considerati caratteristici dei TLR in condizioni ipossiche in qualsiasi patologia, compreso il cancro. Innanzitutto, è stato dimostrato che in condizioni ipossiche

TLR-2 e TLR-6 hanno un sito di legame per HIF-1. In secondo luogo, durante l'attivazione di TLR-4 indotta da LPS, le sue vie di segnalazione si intersecano con HIF-1α e ASKI (chinasi di regolazione del segnale dell'apoptosi), come mostrato nelle cellule di leucemia monocitica mieloide umana (linea THP-1); entrambi i percorsi sono mediati dall'attivazione della proteina chinasi. In terzo luogo, l’HIF-1α svolge un ruolo importante

nel rilascio TLR-4-dipendente di citochine proinfiammatorie. In quarto luogo, si è scoperto che

V in condizioni ipossiche, l'adenosina, che è un sinergista con LPS, interagisce con il suo recettore - A2AR, che porta ad una maggiore espressione di VEGF da parte dei macrofagi di topo; avere sinergia con A2AR e TLR-2, TLR-7, TLR-9, ma non TLR-5 e TLR-3. Di eccezionale interesse è il lavoro svolto su materiale clinico di grandi dimensioni (adenocarcinoma pancreatico), che ha dimostrato che i pazienti con questo tumore presentano espressione di TLR-4, livelli aumentati di HIF-1α e attivazione di NF-kappaB. Gli autori concludono che TLR-4 e HIF-1α sono sinergici nel promuovere la crescita dell'adenocarcinoma pancreatico umano.

Infine, HIF-1α si accumula nei macrofagi, il che porta ad un aumento della sopravvivenza dei macrofagi umani mieloidi-dipendenti e supporta la produzione di citochine proinfiammatorie da parte di queste cellule in condizioni di attivazione di TLR-7 e TLR-8 (Fig. 6).

Riso. 6. Interazione dei TLR con varie cellule in condizioni ipossiche

Cambiamenti genetici nei TLR. Sono state ora ottenute prove convincenti che in molti tumori si verificano cambiamenti nei geni che controllano i TLR, che possono essere considerati un fattore di rischio per lo sviluppo del tumore. Pertanto, in uno studio su pazienti con carcinoma gastrico di varie sedi e cancro esofageo, è stato identificato il polimorfismo genetico TLR-4 cosa era associato all'infezione H.pylori . Analisi comparativa delle caratteristiche genetiche TLR-4 nelle cellule di vari tumori gastrici ha portato alla conclusione che il polimorfismo funzionale di questo gene può essere un fattore di rischio per lo sviluppo del carcinoma gastrico e delle sue condizioni precursori; l'eccezione è la regione pilorica. È noto che il cancro intestinale è spesso preceduto dalla colite e tali tumori vengono diagnosticati come associati alla colite. Negli esperimenti su topi con disturbi genetici (espressione indebolita TLR-4) lo sviluppo del cancro intestinale è significativamente ridotto. Si è concluso che la neutralizzazione dei segnali viene effettuata utilizzando TLR-4 può essere protettivo contro il cancro associato alla colite. Con polimorfismo dei geni codificanti TLR-6 e TLR-10, sono associati al rischio di sviluppare il cancro alla prostata. Polimorfismo genico TLR-9 può anche essere un fattore di rischio per tumori come il carcinoma nasofaringeo e il carcinoma gastrico.

Sulla base dello studio dei geni TLR-2, TLR-3, TLR-4, TLR-5, ecc., in pazienti con melanoma cutaneo, è stato possibile identificare l'aplotipo del gene TLR-4 (TLR-4 rs2149356 ), la cui presenza è associata ad un debole rischio di sviluppare melanoma cutaneo .

Insieme alla partecipazione abbastanza diffusa dei TLR nel potenziamento della crescita del tumore, in alcuni casi è stata notata la morte dei TC. Questo effetto sulla crescita del tumore viene effettuato anche con la partecipazione di vari meccanismi, in particolare la manifestazione di un pronunciato effetto pro-apoptotico e antinfiammatorio.

Induzione dell'apoptosi. Uno studio sulle cellule del cancro al seno ha rivelato che l'espressione di TLR-3 è accompagnata dall'apoptosi di queste cellule quando

molecola adattatrice TRIF e utilizzo	siamo immuni. Un esempio del primo potrebbe essere il lavoro
dsRNA TLR-3 è stato combinato con un effetto pronunciato	con la somministrazione intratumorale di un agonista TLR-2/
l’effetto di inibizione della crescita e del rilascio del tumore	TLR-6 - lipopeptide-2 dei macrofagi nei pazienti
INF-β. Espressione TLR-3 e suo significato per	con carcinoma del pancreas, che porta a
la crescita del tumore è stata studiata utilizzando	dilo (studi clinici di fase 1) da esprimere
varie cellule di melanoma: tumori primari,	un aumento significativo dell’aspettativa di vita.
linee individuali, così come i melanociti normali	Risultati positivi sono stati ottenuti anche durante l'utilizzo
Compagno È stato rivelato che le gabbie di molte linee primarie	CpG ODN - ligando TLR-9 (1a fase clinica
tumori e melanociti normali si esprimono	test chimici) per gliomi frequentemente ricorrenti
espresso TLR-3, ma il livello di questa espressione	blastomi. Esiste anche esperienza di applicazione locale
le cellule di melanoma erano più alte con differenze di livello	neniya (intratumorale e sottocutanea) CpG ODN
nessuna espressione delle singole cellule del tumore primario	con neuroblastoma nei topi e nei ratti con pronunciata
se. Utilizzo di un analogo sintetico del dsRNA	aumento del tasso di sopravvivenza, che è associato all’ac-
e il ligando TLR-3 aveva un pronunciato proapopto-	attivazione dell’apoptosi caspasi-dipendente. Pre-
azione del tic. È stato anche notato che TLR-3 lo è	si ritiene che l'effetto positivo dell'introduzione
è un induttore efficace di intracellulare	CpG ODN è causato da un cambiamento locale nell'in-
sostanze antimicrobiche che possono manifestarsi	filtrazione da parte dei linfociti, principalmente dovuta a
agiscono come adiuvanti e quindi TLR-3 può	riduzione della sottopopolazione CD4+ CD25+ Foxp3+ di linfo-
essere descritto come multifunzionale	citov. Basato sul fatto che espressione
coadiuvante in grado di potenziare l'efficacia dell'im-	TLR-3 è combinato con l'inibizione della proliferazione e dell'iper-
munoterapia.	lino di cellule di melanoma, agonizzante
Inibizione dell'infiammazione. Illustrazione dell'inibizione	Connessioni TLR-3 in 2 varianti: 1) uso combinato
i dati dello studio possono anche servire come base per l’infiammazione	agonisti in combinazione con INF di tipo I; 2) utilizzare
TLR-8 nei topi transgenici: attivazione di questo re-	uso di agonist come adiuvante durante la ricezione
il recettore è accompagnato dall'inibizione dell'infiammazione	Istituto di ricerca sui vaccini contro il cancro. Risultati dell'applicazione
mucosa del tratto gastrointestinale	gli agonisti hanno mostrato una certa efficacia
ta - prova di regolazione negativa di TLR-8	ità e ha portato alla conclusione che potrebbero esserlo
infiammazione intestinale e suo ruolo nel controllo	utilizzati non solo per il loro effetto immunostimolante
dietro lo sviluppo di tumori maligni nell’infiammazione cronica	lisante, ma anche citostatico e citotossico
bruciore nell'intestino.	azione skomu.
Pertanto, l’effetto dei TLR sulla crescita del tumore	Nell'implementazione della seconda direzione è dimostrato che
ambiguo (sia stimolazione che inibizione),	che quando i TLR sono esposti alle cellule dell'im-
e i meccanismi di questa influenza sono soggetti a ulteriori sviluppi	immunità, è possibile rafforzare l'innato e
devo studiare. Utilizzando l’esempio delle cellule tumorali del polmone,	immunità acquisita, che è stata dimostrata
È stata rivelata l'influenza multidirezionale di TLR-4 (Fig. 7).	ma quando si utilizzano effetti sui TLR, in particolare
I TLR COME BERSAGLI DELL'IMMUNOTERAPIA	tà, cellule dendritiche quando si utilizza un ligando
	TLR-9 - oligodeossinucleotide in pazienti con mela-
Livello attuale di comprensione del ruolo	ma il mio . Risultati ottimistici
I TLR nel processo tumorale sono serviti come base	sono stati irradiati con intratumorale combinato
usiamo per formare nuovi approcci all’immunoterapia	somministrazione di agonisti TLR-3 e TLR-9 in combinazione
rapia. Tali approcci possono essere implementati in due	con linfociti T attivati ​​dall'antigene
direzioni: 1) impatto sui TLR, che ex-	melanoma gp100. C'è esperienza di influenza
sono premuti da OK, e 2) influenza su TLR di gabbie sistemiche	e sulle cellule dendritiche TLR-7; stimolazione di questo

Riso. 7. Ambiguità del significato dell'espressione dei TLR da parte delle cellule di pazienti con carcinoma a cellule squamose

è associato a cambiamenti nella migrazione delle cellule dendritiche e l'uso di tali cellule caricate con antigeni del melanoma in combinazione con agonisti TLR-7 ha portato ad un aumento dell'attività antitumorale, principalmente a causa dell'attivazione dei linfociti T CD8+.

È noto anche l'uso di un vaccino che utilizza proteine ​​da shock termico, che sono ligandi per alcuni TLR. È stato dimostrato che l'effetto di un tale vaccino contro vari tumori epiteliali dipende dai segnali attraverso TLR-2 e TLR-3; in questi casi, anche il recettore scavenger delle cellule endoteliali, SREC-1, è coinvolto nella formazione della protezione antitumorale.

È stata identificata un'altra direzione: la modificazione dell'ingegneria genetica dei difetti dei TLR, che è stata dimostrata in molti modelli sperimentali (carcinoma intestinale, adenocarcinoma mammario, osteosarcoma).

Esistono quindi attualmente ampie possibilità di modulare l’attività dei vari TLR. Tali possibilità hanno anche determinato la sintesi di vari agonisti e antagonisti sintetici dell'azione dei TLR - farmaci che sono già sottoposti a studi clinici oggi e rappresentano una delle nuove direzioni nell'industria farmacologica.

Riassumendo possiamo affermare quanto segue: i TLR sono i più importanti regolatori dell'immunità innata e acquisita; l'espressione dei TLR è importante non solo per la regolazione delle cellule del sistema immunitario, ma anche di altri organi e sistemi; I TLR sono espressi dai TC e possono essere inclusi in vari stadi del processo tumorale; l'interazione dei TLR OC con i loro ligandi può manifestarsi come stimolazione e inibizione della crescita tumorale con una predominanza di effetti stimolanti; la stimolazione della crescita del tumore come risultato dell'interazione dei TLR con i loro ligandi è fornita da vari meccanismi; I TLR possono essere considerati bersagli per l’immunoterapia.

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UDC 571,27; 578.224

Recettori TLL-like (TLR) e loro ruolo nella progressione del tumore

D. V. Shcheblyakov, D. Yu. Logunov*, A. I. Tukhvatulin, M. M. Shmarov, B. S. Naroditsky,

ALGintsburg

FBGU Istituto di ricerca di epidemiologia e microbiologia dal nome. NF Gamaleyi Ministero della Sanità e dello Sviluppo Sociale della Federazione Russa, 123098, Mosca, st. Gamaleyi, 18 anni *E-mail: [e-mail protetta] Ricevuto dall'editore il 28 agosto 2010.

RIASSUNTO I recettori Toll-like (TLR) sono i componenti principali del sistema immunitario innato, che mediano il riconoscimento specifico di modelli molecolari di agenti patogeni conservati evolutivamente (PAMP - modelli molecolari associati ai patogeni). I recettori toll-like sono presenti su cellule di vario tipo, da quelle epiteliali a quelle immunocompetenti. Come è noto, quando il TLR si lega ai propri ligandi, vengono attivate numerose proteine ​​adattatrici e chinasi, che sono coinvolte nell'induzione di fattori proinfiammatori chiave. Il risultato di tale induzione è lo sviluppo sia di una risposta immunitaria innata come risultato dell'aumentata espressione di numerose proteine ​​anti-apoptotiche, citochine proinfiammatorie, proteine ​​antibatteriche, sia di una risposta immunitaria acquisita attraverso la maturazione delle cellule dendritiche, antigene presentazione, ecc. Grazie alla loro capacità di potenziare le risposte immunitarie specifiche e non specifiche dell'organismo, gli agonisti dei recettori Toll-like hanno trovato impiego non solo nel trattamento delle malattie infettive, ma anche come adiuvanti nella chemioterapia di varie neoplasie maligne. Tuttavia, fino ad oggi sono stati descritti effetti fondamentalmente diversi dei TLR sui tumori. Da un lato, è stato dimostrato che i TLR (e i loro ligandi) possono agire come soppressori della crescita tumorale; dall’altro, i TLR possono stimolare la progressione del tumore e influenzare la resistenza dei tumori alla chemioterapia. Questa recensione riassume i dati sull'effetto dei TLR e dei loro agonisti sulla crescita del tumore e analizza anche i principali meccanismi alla base di tali differenze.

PAROLE CHIAVE Recettori toll-like, agonisti dei recettori immunitari innati, tumore, risposta immunitaria innata, infiammazione.

ELENCO ABBREVIAZIONI TLR - Recettori Toll-like; LPS - lipopolisaccaride; NF-kB - fattore di trascrizione nucleare kB; PRR - recettori per il riconoscimento di pattern; PAMP: modelli molecolari associati ai patogeni; DAMP: modelli molecolari associati al danno; IRF - fattore regolatore dell'interferone, ss e dsRNA - acido ribonucleico a singolo e doppio filamento; TNF-a - fattore di necrosi tumorale a; IL - interleuchina; IFN - interferone; Cellule NK - cellule killer naturali; siRNA - piccolo RNA interferente; TGF - fattore di crescita trasformante.

INTRODUZIONE fattore chimico che attiva l'espressione genica

Secondo i concetti moderni, l’infiammazione è causata da una serie di proteine ​​anti-apoptotiche, come IAP,

è una delle principali cause dell'insorgenza e pro-Bcl-2, Bcl-XL, ecc. La presenza di queste proteine ​​aumenta

progressione delle malattie tumorali. Il meccanismo determina la resistenza delle cellule a varie condizioni di stress.

questa relazione non è stata studiata a fondo, ma le influenze che emergono durante lo sviluppo della ri-

Oggi, una serie di eventi chiave accaduti sono chiari.

2) Il processo di infiammazione è accompagnato dall'induzione

sviluppo e progressione del tumore. stress ossidativo - la causa della comparsa e dell'on-

1) Nelle cellule situate nel sito dell'infiammazione, l'accumulo di mutazioni, così come i riarrangiamenti genetici, mantengono un'attività costantemente elevata nelle cellule.

fattore di trascrizione NF-kB, responsabile- 3) Negli stadi finali dell'infiammazione, secerne-

A causa dell'espressione di citochine proinfiammatorie, sono presenti un gran numero di citochine proinfiammatorie, molte delle quali (GROa, P, y, IL-8, MIP-3a) nuvole (GROa/CXCL1, GROP/CXCL2, GROy /CXCL3

dare un effetto stimolante il tumore. Bo- e IL-8/CXCL8, MIP-3a, IL-1) e fattori di crescita

Inoltre, NF-kB è considerato il principale anti-apoptotico (TGF-^1, PDGF, bFGF, TGF-a, IGF-I, IGF-II), co-

che favoriscono la migrazione delle cellule stromali (fibroblasti) e delle cellule epiteliali verso il sito dell’infiammazione, nonché la loro successiva proliferazione. Nell'infiammazione cronica, i processi di riparazione e alterazione spesso avvengono simultaneamente, il che provoca la proliferazione delle cellule in condizioni di ipossia e stress genotossico, aumentando così il rischio di mutazioni.

La causa più comune e ben studiata dell’infiammazione è l’invasione microbica, durante la quale l’agente patogeno è in grado di interrompere l’omeostasi della cellula ospite in vari modi.

Uno di questi meccanismi è l'interazione di regioni altamente conservate di molecole patogene con una cellula eucariotica attraverso recettori di riconoscimento di pattern (recettori PRR - RIG-I-like, recettori Nod-like, lectine di tipo C, recettori Toll-like (TLR), ecc.), situati sulla superficie e/o all'interno delle cellule eucariotiche.

Legando vari ligandi batterici, i PRR svolgono un ruolo chiave nello sviluppo dell'infiammazione, avviando lo sviluppo sia di una risposta immunitaria innata (aumentando l'espressione di numerose proteine ​​anti-apoptotiche, citochine proinfiammatorie, proteine ​​antibatteriche) che acquisita (inducendo l'infiammazione). maturazione delle cellule dendritiche, presentazione dell'antigene catturato, differenziazione delle cellule T helper naive).

A questo proposito, diventa rilevante studiare il ruolo del PRR nell’induzione della formazione del tumore e nella stimolazione della progressione del tumore durante lo sviluppo dell’infezione batterica.

In questa recensione, ci concentreremo sul ruolo dei TLR nello sviluppo delle reazioni infiammatorie e cercheremo di valutare la loro relazione con la progressione del tumore.

Oggi si sono accumulate prove che indicano che i TLR sono associati alla crescita del tumore. Tuttavia, ad oggi, sono stati pubblicati dati contrastanti che confermano sia gli effetti di stimolazione del tumore che quelli di soppressione del tumore del TLR.

A questo proposito, lo scopo della nostra revisione è quello di sistematizzare i dati disponibili e descrivere i possibili meccanismi responsabili delle differenze negli effetti dei TLR sulla crescita del tumore.

Funzione KR

In base alle funzioni che svolgono nell'organismo, i TLR appartengono alla famiglia dei PRR, che mediano il riconoscimento specifico di strutture evolutivamente conservate dei patogeni (PAMP - modelli molecolari associati ai patogeni). Legandosi al PAMP, i TLR attivano il sistema immunitario innato e determinano in gran parte lo sviluppo dell'immunità adattativa. Il ruolo più conservativo del TLR è l'attivazione dell'immunità antimicrobica nella pelle, nelle mucose dei tratti respiratorio, gastrointestinale e urogenitale.

I TLR riconoscono le molecole microbiche, il che porta allo sviluppo di reazioni infiammatorie causate dall'attivazione del fattore NF-kB, che regola l'espressione delle citochine proinfiammatorie (TNF-a, IL-1, IL-6, ecc.) e delle chemochine (MCP -1, MCP-3, GM-CSF, ecc.).

I TLR sono coinvolti nella regolazione trascrizionale e post-traduzionale (scissione e secrezione proteolitica) di fattori antimicrobici come le defensine (a e b), la fosfolipasi A2, il lisozima, ecc. I TLR migliorano l'inghiottimento dei microrganismi da parte dei fagociti e ottimizzano la loro inattivazione regolando il rilascio di radicali perossidici e ossido nitrico.

È noto che i TLR situati sulla superficie delle cellule endoteliali assicurano indirettamente la migrazione dei leucociti nel sito dell'infiammazione, stimolando l'espressione delle molecole di adesione dei leucociti E-selectina e ICAM-1.

La stimolazione dei TLR porta direttamente ad un aumento della produzione di interferoni (IFN)-a/p sia da parte delle cellule stromali che ematopoietiche, che è importante per proteggere il corpo dalle infezioni virali e da alcune infezioni batteriche. Inoltre, è stato recentemente scoperto che i TLR, attivando una serie di molecole (FADD, caspasi 8, proteina chinasi R (PKR)) o stimolando l’espressione di IFN-a/b, possono indurre lo sviluppo dell’apoptosi, un importante meccanismo che protegge le cellule dai microrganismi patogeni.

È stato dimostrato che i TLR svolgono un ruolo centrale nella regolazione della risposta immunitaria adattativa. Pertanto, l'attivazione TLR-dipendente delle cellule dendritiche professionali presentanti l'antigene è un fattore determinante in diversi processi fondamentali per lo sviluppo dell'immunità adattativa: attivazione delle cellule T mature; elaborazione e presentazione di antigeni microbici; aumentata espressione di molecole costimolatorie (CD80, CD86) necessarie per l'attivazione delle cellule T CD4+ naive; soppressione delle cellule T regolatorie attraverso la produzione di IL-6. È noto anche che l'attivazione TLR-dipendente è importante per la proliferazione e la maturazione delle cellule B durante l'infezione.

Pertanto, i TLR svolgono un ruolo importante nel corpo, che è lo sviluppo di reazioni infiammatorie (attivazione dell'immunità innata) in risposta all'ingresso di una varietà di agenti patogeni nel corpo (protozoi, funghi, batteri, virus). Inoltre, secondo i concetti moderni, il riconoscimento degli agenti patogeni attraverso i TLR è un punto chiave nella formazione dei secondi

linea di difesa: immunità adattativa. È stato inoltre dimostrato che i TLR sono coinvolti nel normale funzionamento dell’intestino; sono coinvolti nello sviluppo di malattie autoimmuni (lupus sistemico), artrite, aterosclerosi, ecc. Recentemente sono stati ottenuti dati che dimostrano che i TLR sono in grado di attivare l'immunità antitumorale o, al contrario, di stimolare la progressione del tumore.

STRUTTURA DEI TLR, LORO ESPRESSIONE DA PARTE DI DIVERSI TIPI DI CELLULE, SPECIFICITÀ RISPETTO A DIVERSE STRUTTURE MOLECOLARI (PAMP E DAMP)

In base alla loro organizzazione strutturale, i TLR appartengono alla famiglia dei recettori IL-1 (IL-1R). I TLR sono proteine ​​transmembrana espresse sulla superficie cellulare e nei compartimenti subcellulari (come gli endosomi). La localizzazione di un TLR è legata al tipo di ligando che riconosce. Pertanto, i TLR 1, 2, 4, 5, 6, che legano i componenti strutturali batterici, sono localizzati sulla superficie cellulare, mentre i TLR 3, 7, 8, 9, che riconoscono prevalentemente strutture associate al virus - acidi nucleici (dsRNA, ssRNA , DNA), si trovano negli endosomi, dove interagiscono con i ligandi dopo la deproteinizzazione dei virioni.

La struttura TLR include un dominio N-terminale ricco di leucina (LRR) responsabile del legame del ligando, un dominio transmembrana e un dominio di segnalazione intracellulare C-terminale (omologo al dominio intracellulare di IL-1R).

I TLR sono espressi nella maggior parte dei tipi di cellule del corpo umano, comprese le cellule epiteliali ed endoteliali non emopoietiche. Il numero di TLR espressi simultaneamente e la loro combinazione sono specifici per ciascun tipo di cellula,

e il TLR è più abbondante nelle cellule di origine ematopoietica, come macrofagi, neutrofili e cellule dendritiche (Tabella 1).

Attualmente sono stati identificati 13 diversi TLR nei mammiferi, 10 negli esseri umani e 12 nei topi. I TLR da 1 a 9 sono conservati tra uomo e topo. Tuttavia, ci sono anche delle differenze. Il gene che codifica per TLR10 si trova solo negli esseri umani, mentre TLR11 si trova in entrambe le specie ma è funzionale solo nei topi.

La caratteristica principale dei TLR, che li distingue dai recettori immunitari acquisiti (recettori delle cellule T e B), è la loro capacità di riconoscere non epitopi unici, ma strutture molecolari associate ai patogeni (PAMP) conservate evolutivamente, ampiamente rappresentate in tutte le classi di microrganismi e virus, indipendentemente dalla loro patogenicità.

La specificità del riconoscimento PAMP è stata studiata abbastanza bene per la maggior parte dei TLR; oggi sono noti i ligandi TLR 1-9 e 11 (Fig. 1). Il ruolo biologico e la specificità di TLR10 (umano), 12 e 13 (topo) rimangono sconosciuti.

I ligandi TLR microbici più conosciuti sono:

Lipopeptidi batterici, acido lipoteicoico e peptidoglicani; lipoarabidomannano micobatterico; un componente della parete cellulare dei funghi, zymosan, che si lega a TLR2, formando eterodimeri con TLR1, TLR6 e CD14;

LPS da batteri gram-negativi, ligando TLR4;

Un componente del flagello batterico è la flagellina, che attiva TLR5;

Strutture simili alla profilalina dei protozoi che si legano a TLR11;

DNA (sequenze CpG non metilate) riconosciuto da TLR9;

dsRNA - ligando TLR3;

Gli ssRNA sono ligandi per TLR7 e TLR8.

Riso. 1. Recettori toll-like e loro ligandi.

Componenti batterici

Lipoproteine ​​Lipoarabidomannano Acidi lipoteicoici Zymosan (lievito)

T. gondi LPS Flaggelin Profillin

TLR4 =TLR5 =TLR11

Componenti virali

Senza etichetta

vagabondava

CpG DNA dsRNA ssRNA

ÜTLR9 =TLR3 =TLR7

Recentemente è stato dimostrato che i TLR possono essere attivati ​​da molte molecole endogene - allarmine (acido ialuronico, proteine ​​da shock termico, ecc.), che compaiono durante la distruzione dei tessuti. Questi composti, eterogenei per natura e struttura (PAMP e allarmine), riconosciuti dai TLR, sono attualmente combinati in un'unica famiglia chiamata DAMP (modelli molecolari associati al danno).

UNA CASCATA DI SEGNALI ATTIVATI DOPO L'INTERAZIONE DEI TLR CON I PROPRI LIGANDI

Ora, dalla descrizione della struttura e delle funzioni dei TLR, passiamo agli eventi che si svolgono dopo che si legano ai propri ligandi.

Il legame del ligando a un TLR avvia una cascata di segnali originati dai domini TIR citoplasmatici del TLR. Il segnale dal dominio TIR attraverso le molecole adattatrici MyD88 (fattore di differenziazione mieloide 88), TIRAP (adattatori contenenti dominio TIR), TICAM1 (TRIF), TICAM2 (molecola adattatrice contenente TIR) viene trasmesso alle corrispondenti chinasi (TAK, IKK , TBK, MAPK, JNKs, p38, ERK, Akt, ecc.), che attivano differenzialmente fattori di trascrizione (NF-kB, AP-1 e IRF) responsabili dell'espressione di vari fattori proinfiammatori e antimicrobici. Inoltre, tutti i TLR, eccetto TLR3, trasmettono un segnale alle chinasi utilizzando MyD88. TLR3 trasmette un segnale attraverso TICAM1 e TLR4 attraverso sia MyD88 che TICAM1 (Fig. 2).

L'attivazione di un particolare fattore è determinata dal tipo di TLR da cui viene trasmesso il segnale. Pertanto, quasi tutti i TLR (TLR2 e i suoi co-recettori - TLR1 e TLR6, nonché TLR4-9, TLR11), legandosi ai propri ligandi, sono in grado di attivare NF-kB, uno dei principali fattori che regolano l'espressione di citochine proinfiammatorie come IL -1, -6, -8, ecc. L'attivazione di un'altra famiglia di fattori di trascrizione proinfiammatoria - IRF - è causata dalla trasmissione del segnale attraverso TLR3, 4, 7-9. I segnali trasmessi attraverso TLR3 o TLR4 portano all'attivazione di IRF3, che regola l'espressione di IFN-ß ed è considerato un componente critico delle risposte immunitarie antivirali. La segnalazione attraverso TLR7-9 porta all'attivazione di IRF5 e IRF7 e all'espressione di IFN-α, che svolge anche un ruolo vitale nella difesa antivirale. La segnalazione tramite TLR2 o TLR5 non porta all'attivazione dei fattori della famiglia IRF.

Pertanto, l'interazione di un certo tipo di TLR con il proprio ligando avvia il lancio di una cascata di segnali, che porta all'attivazione

Tabella 1. Attivazione dei fattori di trascrizione NF-kB e IRF da parte di vari ^R

^п Attivazione TLR di NF-kB Attivazione di IRF

TLR7++(IRF5, 7)

TLR8 + +(IRF5, 7)

TLR9 + +(IRF5, 7)

espressione di una specifica combinazione di geni (citochine, molecole antimicrobiche, ecc.).

Tuttavia, al momento, rimane poco chiaro riguardo all’attivazione delle vie di segnalazione dipendenti dai TLR e allo sviluppo degli effetti successivi. La letteratura scientifica disponibile manca di dati che caratterizzino i cambiamenti trascrittomici e proteomici completi che si verificano in risposta all'attivazione di alcuni TLR.

TLR E TUMORI

Ad oggi sono stati descritti effetti fondamentalmente diversi dei TLR sui tumori. Da un lato è stato dimostrato che i TLR (e i loro ligandi) possono agire come soppressori della crescita tumorale; dall’altro è noto che i TLR possono stimolare la progressione del tumore e influenzare la resistenza dei tumori alla chemioterapia. Per spiegare queste contraddizioni, consideriamo ciascun caso in dettaglio.

ATTIVITÀ ANTITUMORALE DEI TLR

Molti agonisti dei TLR sono attualmente oggetto di studi clinici come agenti antitumorali (Tabella 2). Pertanto, gli agonisti naturali (ssRNA) e sintetici (imiquimod) di TLR7 e 8 hanno mostrato un'elevata attività contro la leucemia linfocitica cronica e i tumori della pelle. Il ligando TLR9 - cpG, è in grado di sopprimere la crescita di linfomi, tumori del cervello, dei reni e della pelle. E il ligando TLR3 - poli(IC) ha un effetto pro-apoptotico non solo contro le cellule tumorali, ma anche contro le cellule circostanti (ad esempio l'endotelio).

È stato dimostrato che gli agonisti TLR4 - LPS di batteri gram-negativi e OK-432 (un farmaco di streptococchi di gruppo A) hanno un'elevata attività antitumorale se somministrati per via intratumorale. Tuttavia, se somministrati per via sistemica, entrambi i farmaci (LPS e OK-432) non avevano la capacità di bloccare la crescita del tumore. Attualmente il farmaco OK-432 è sottoposto alla seconda fase degli studi clinici come rimedio contro i tumori del colon-retto

Riso. 2. Vie di segnalazione provenienti dai recettori Toll-like.

Membrana plasmatica

Endosoma

Dominio extracellulare

Dominio transmembrana

lipopeptide

e cancro ai polmoni. È stato inoltre dimostrato che l'OM-174, un agonista chimico delle Ig2/4, è in grado di sopprimere la progressione del melanoma e di aumentare la sopravvivenza degli animali da esperimento quando somministrato insieme alla ciclofosfamide. Questi esperimenti hanno rivelato che gli agonisti TLR2/4 inducono la secrezione di TNF-α e l'espressione inducibile della PO sintasi. Come è noto, l'NO è in grado di indurre l'apoptosi nelle cellule tumorali resistenti alla chemioterapia, aumentando così l'aspettativa di vita dei topi. Un altro noto farmaco antitumorale di origine microbica che attiva reazioni Ig-dipendenti (TLR2, 4, 9) è il BCG. Questo farmaco è stato utilizzato con relativo successo nel trattamento dei tumori della vescica da oltre 30 anni.

Tabella 2. TLR negli studi clinici

In generale, va notato che diversi agonisti dei TLR sono attualmente sottoposti a studi clinici come agenti contro tumori di varia origine (Tabella 2).

Uno dei principali meccanismi di attività antitumorale dei TLR è la loro capacità di stimolare lo sviluppo di una risposta immunitaria tumore-specifica. Pertanto, l'attivazione di ^G:

1) stimola (direttamente o indirettamente) la migrazione nel tumore di cellule PC, cellule T citotossiche e cellule T helper di tipo 1, che causano la lisi delle cellule tumorali utilizzando vari meccanismi effettori (secrezione di perforine, granzimi, N-7, ecc. .) ;

2) porta alla secrezione di tipo I (NoP-a, c).

Formazione maligna

Carcinoma polmonare non a piccole cellule in stadio avanzato I9

Melanoma allo stadio IV

Melanoma III/c o stadio IV

Carcinoma pancreatico non completamente resecabile I2/6

Recidiva del linfoma non Hodgkin

Recidiva di glioblastoma

Leucemia linfoblastica cronica IG7

Tabella 3. Effetto di ^R sullo sviluppo e sulla crescita del tumore

Attività tumorale dei TLR Attività antitumorale dei TLR

Stimolazione dell'angiogenesi 2, 9 Soppressione dell'angiogenesi 7, 9

Stimolazione della proliferazione 3, 4 Sviluppo dell'apoptosi 3, 4, 7, 9

Chemioresistenza 4 Aumento della chemiosensibilità 2, 4, 7

Attivazione delle cellule T regolatorie (Treg) 4, 5 Inibizione delle Treg, presentazione dell'antigene 4, 5, 7, 8, 9

Citotossicità 9

Un altro probabile meccanismo per l'attività antitumorale dei TLR è la possibilità di una transizione TLR-dipendente del tipo di macrofagi che stimolano il tumore (M2) al tipo di soppressore del tumore M1. I macrofagi di tipo M2 sono caratterizzati dall'espressione di citochine come TGF-ß e IL-10, componenti necessari per la riparazione e il rimodellamento dei tessuti. Il TGF-ß stimola la proliferazione delle cellule tumorali, l'IL-10 dirige lo sviluppo della risposta immunitaria verso Th2, bloccando così lo sviluppo dell'immunità antitumorale cellulare. I macrofagi di tipo M1, al contrario, esprimono IL-1, -6, -12, TNF-a, IFN-y e stimolano lo sviluppo di una risposta immunitaria cellulare antitumorale (Th1).

ATTIVITÀ TUMOR-STIMOLANTE DEI TLR

Come è noto, le infezioni croniche e l'infiammazione sono i fattori più importanti che stimolano lo sviluppo di neoplasie maligne. In particolare, il cancro gastrico può essere associato a un’infiammazione cronica causata da un agente patogeno come l’Helicobacter pylori, e l’infiammazione cronica del tratto digestivo è spesso associata allo sviluppo del cancro del colon. Inoltre, è stato dimostrato che l’uso di farmaci antinfiammatori non steroidei può ridurre il rischio di sviluppare alcuni tipi di tumori maligni.

I TLR fungono da collegamento chiave nel sistema immunitario innato dell'uomo e degli animali; sono coinvolti nello sviluppo di reazioni infiammatorie quando le cellule entrano in contatto con vari agenti patogeni. Il ruolo dei TLR nello sviluppo e nella progressione di tumori di varia origine è attualmente oggetto di studio attivo. I TLR possono essere coinvolti nello sviluppo e nella stimolazione della tumorigenesi attraverso diversi meccanismi (Tabella 3).

Uno dei fattori più importanti che determinano la relazione tra infiammazione cronica e formazione di tumori è NF-kB. Questo fattore è costitutivamente attivato in oltre il 90% dei tumori umani, tra cui la leucemia mieloide acuta e cronica, il cancro alla prostata, il mieloma multiplo, l'epatoma maligno (cancro al fegato), ecc. . A questo proposito, gli agenti capaci di attivare NF-kB potrebbero essere direttamente coinvolti nel processo di sviluppo e progressione del tumore. Come è noto, l'interazione dei patogeni con i TLR sulla superficie cellulare porta all'attivazione di NF-kB e all'espressione di geni NF-kB-dipendenti, che determina la partecipazione dei TLR alla stimolazione della carcinogenesi. L'attivazione di NF-kB porta ad un aumento della produzione di citochine IL-1, IL-2, IL-6, IL-10, TNF-a; migrazione delle cellule del sistema immunitario nel sito dell'infiammazione a seguito dell'aumento della produzione di chemochine; “mantenere” l’infiammazione cronica; aumentare la produzione di fattori anti-apoptotici, ecc. Queste proprietà possono garantire la sopravvivenza e la progressione del tumore sopprimendo l’apoptosi e la citotossicità, nonché inducendo l’angiogenesi.

È ormai noto che i livelli di TLR sono elevati in varie cellule tumorali e che i topi con geni TLR knockout hanno un'incidenza ridotta di tumori inducibili. Inoltre, l’aumento dell’espressione dei TLR sulla superficie delle cellule tumorali della prostata o della testa e del collo può stimolarne la proliferazione.

Huang et al. hanno dimostrato che Listeria monocytogenes ha effetti diretti di promozione del tumore associati alla sua capacità di attivare vie di segnalazione dipendenti da TLR2 nelle cellule tumorali ovariche. Inoltre, l'attivazione TLR2-dipendente di NF-kB causata da L. monocytogenes ha portato ad un aumento della resistenza delle cellule tumorali agli effetti dei farmaci chemioterapici. La relazione tra TLR2 e progressione del tumore è stata confermata in un altro studio indipendente in cui Karin et al. hanno dimostrato il ruolo chiave di questo recettore nella metastasi del cancro del polmone. Si è scoperto che nei topi con il gene TLR2 eliminato, la metastasi e la progressione dei tumori avvengono molto più lentamente rispetto ai topi selvatici. Un ruolo chiave nella progressione del cancro del polmone è stato svolto dalle cellule mieloidi che esprimono il TNF-a in risposta alla stimolazione da parte del versicano (un proteoglicano della matrice extracellulare, un ligando TLR2, il cui livello è aumentato nelle cellule tumorali di molti tipi).

punto di vista). I nostri studi hanno esaminato anche il ruolo di TLR2 nella progressione del tumore. In particolare, si è scoperto che l'infezione da micoplasma (Mycoplasma arginini) o l'aggiunta di componenti strutturali (LAMB) di questo agente patogeno alle cellule che esprimono TLR2 porta alla soppressione dell'apoptosi in esse, nonché ad un aumento della crescita del tumore in vivo. Pertanto, è stato dimostrato che i TLR possono avere un effetto indiretto di stimolazione del tumore attraverso le cellule mieloidi.

Dati simili sono stati ottenuti per un altro membro della famiglia TLR, TLR4. La somministrazione sistemica (endovenosa) del ligando di questo recettore, LPS, ha stimolato la migrazione delle cellule tumorali (adenocarcinoma mammario) e ne ha aumentato l'invasività, oltre a stimolare l'angiogenesi nei tumori. Risultati simili sono stati ottenuti in un altro modello: l'adenocarcinoma intestinale: l'LPS ha aumentato la sopravvivenza delle cellule tumorali, ne ha stimolato la proliferazione e, quando somministrato per via intraperitoneale, ha aumentato le metastasi. Inoltre, Huang et al. hanno dimostrato che le cellule tumorali che esprimono TLR4 causano un decorso della malattia significativamente più aggressivo (ridotta durata di vita degli animali) rispetto ai topi isogenici in cui TLR4 è inattivato da specifici siRNA. I dati ottenuti suggeriscono che la progressione dei tumori TLR4-positivi può essere influenzata da ligandi endogeni (proteine ​​da shock termico; β-defensine; LPS endogeno rilasciato dall'intestino), il che ricorda in parte la situazione con l'effetto di stimolazione del tumore di TLR2 e il suo ligando di origine endogena - versicano.

Tuttavia, i dati che illustrano l'effetto stimolante il tumore dei TLR non si limitano a TLR2 e 4. È noto che una maggiore espressione di TLR5 e TLR9 sulle cellule epiteliali cervicali può essere associata alla progressione del cancro cervicale. Alti livelli di espressione di TLR9 sono stati rilevati in campioni clinici di cancro al polmone e in linee cellulari tumorali. In queste cellule, la stimolazione di TLR9 con agonisti specifici ha comportato un aumento della produzione di citochine associate al tumore. I livelli di TLR9 sono elevati anche sulla superficie delle cellule tumorali della prostata umana. Il trattamento di tali cellule con oligodeossinucleotidi CpG (ODN-CpG) o DNA batterico, che fungono da ligandi per TLR9, ha aumentato l’invasione delle cellule tumorali. L’aumento dell’invasione delle cellule tumorali come risultato dell’attivazione di TLR9 può essere considerato un nuovo meccanismo attraverso il quale le infezioni croniche possono stimolare la crescita delle cellule tumorali della prostata.

Tuttavia, non solo i vari agenti infettivi e i loro componenti strutturali hanno la capacità di stimolare la carcinogenesi attraverso l’interazione con i TLR. Come è noto, i DAMP, proteine ​​nucleari e citoplasmatiche delle cellule che hanno subito necrosi, fungono anche da ligandi per i TLR. I DAMP rilasciati dalle cellule danneggiate possono essere riconosciuti da vari TLR sulla superficie delle cellule immunitarie e la successiva attivazione di segnali TLR-dipendenti può portare alla soppressione della risposta immunitaria antitumorale e, di conseguenza, alla stimolazione della progressione del tumore.

Tali molecole con potenziali effetti di stimolazione del tumore includono: proteine ​​da shock termico (HSP60, 70), ATP e acido urico, la famiglia di proteine ​​modulanti il ​​Ca2+ (S100), proteina HMGB1 e acidi nucleici, di cui la proteina legante il DNA HMGB1 è la proteina più ben studiato. La proteina HMGB1, rilasciata a seguito del danno cellulare, attiva il sistema immunitario attraverso l'interazione con i TLR. Colture cellulari hanno dimostrato che la proteina HMGB1 stimola la crescita delle cellule tumorali del melanoma, della mammella, del colon, del pancreas e della prostata. HMGB1 è in grado di attivare TLR2 e TLR4 sulle cellule tumorali e sulle cellule del sistema immunitario e, di conseguenza, indurre la progressione del tumore e la metastasi.

È stato dimostrato che le cellule di melanoma hanno una maggiore espressione di DAMP come le proteine ​​della famiglia S100, che possono stimolare la crescita sia delle cellule stesse del melanoma che dei linfociti del sangue periferico, agendo come fattore di crescita autocrino del tumore. La proteina S100A4, che funge da ligando per i TLR, stimola la metastasi delle cellule del cancro al seno e la sua maggiore espressione è un indicatore di prognosi sfavorevole. Nonostante l'associazione di S100A4 con metastasi, questa proteina può essere espressa da macrofagi, linfociti e fibroblasti. Studi recenti hanno dimostrato che le proteine ​​S100A8 e S100A9 prodotte dal tumore primario sono in grado di attivare l'amiloide sierica A (SAA) 3 nel tessuto polmonare e creare così le condizioni per la formazione di una nicchia metastatica. SAA3 funge da ligando per TLR4 sulle cellule endoteliali polmonari e sui macrofagi. L'attivazione di TLR4 facilita la migrazione delle cellule tumorali dalla lesione primaria al tessuto polmonare creando un microambiente che promuove la crescita del tumore. Pertanto, la soppressione della via di segnalazione S100-TLR4 può contrastare efficacemente la formazione di metastasi polmonari.

Riassumendo gli effetti descritti, possiamo concludere che i TLR, da un lato, possono partecipare direttamente o indirettamente alla pro-tumore

regressione e, dall'altro, aumentare la resistenza delle cellule tumorali alle influenze proapoptotiche.

I dati presentati mostrano che gli effetti di stimolazione del tumore dei TLR e dei loro ligandi hanno un meccanismo complesso che necessita di essere studiato più in dettaglio. Tuttavia, nonostante la complessità della questione, è possibile identificare diversi punti chiave che determinano l’effetto di stimolazione del tumore del TLR:

1) l'interazione del TLR con i propri ligandi induce l'attivazione del fattore di trascrizione NF-kB e, di conseguenza, un aumento della produzione di varie citochine proinfiammatorie (Ig-6, MCP-1, MNO, GR0a, ecc. .), così come un certo numero di proteine ​​anti-apoptotiche, promuovendo così effetti di stimolazione tumorale diretti o indiretti;

2) L'attivazione TLR-dipendente delle cellule mieloidi e dei loro precursori sembra essere un fattore determinante nella formazione di metastasi. Una serie di studi indipendenti hanno dimostrato che le cellule mieloidi che migrano dal midollo osseo (in risposta alla stimolazione endogena) nei tessuti svolgono un ruolo chiave nella formazione di nicchie metastatiche. Poiché è noto che i ligandi dei TLR endogeni (versicano, fibronectina, ecc.) ed esogeni (di origine microbica) sono in grado, da un lato, di stimolare le cellule mieloidi e i loro precursori, e dall’altro di aumentare il potenziale metastatico del tumore, può essere molto probabile che la relazione tra l'attivazione TLR-dipendente delle cellule mieloidi e la loro successiva partecipazione alle metastasi;

3) l'attivazione dei TLR può stimolare l'angiogenesi attraverso fattori angiogenici come Ig-8, fattore di crescita dell'endotelio vascolare (VEGF) e metalloproteinasi della matrice (MMP), oltre a migliorare le proprietà adesive e invasive delle cellule tumorali insieme all'aumento della permeabilità vascolare.

I RECETTORI TOLL-LIKE NELLA TERAPIA DEI TUMORI

A causa della capacità degli agonisti dei TLR di indurre una risposta immunitaria antitumorale regolando la funzione delle cellule del sistema immunitario situate nel microambiente tumorale, la terapia antitumorale basata sul rilascio di ligandi TLR nei siti di crescita del tumore appare promettente. Un esempio di tale terapia è il farmaco imiquimod, che contiene un agonista TLR7. Questo farmaco viene utilizzato per la cheratosi attinica e il carcinoma basocellulare. È allo studio anche la possibilità di utilizzare questo farmaco come coadiuvante nel trattamento del melanoma.

Noi . Un altro agonista TLR7 utilizzato nella terapia dei tumori è il farmaco 852A. Attualmente si sta valutando la possibilità di utilizzare il farmaco 852A nel trattamento della leucemia linfoide cronica e di altri tumori solidi. Agonista TLR9 - 0DN-CpG, induce l'attivazione e la maturazione delle cellule dendritiche, stimola lo sviluppo della risposta antitumorale delle cellule T. Attualmente sono in corso studi clinici sulla sicurezza e l'efficacia degli agonisti TLR9 nel trattamento del cancro al seno, al colon, al polmone, al melanoma, al glioblastoma, ecc. Lipopeptide-2 che attiva i macrofagi (MALP-)

2), un agonista TLR2/6, ha mostrato risultati incoraggianti nel trattamento del cancro del pancreas: la somministrazione intratumorale di MALP-2 insieme a gemcitabina durante laparotomia ha aumentato significativamente l'aspettativa di vita dei pazienti con cancro non completamente resecabile (da 9 a 17 mesi). Gli esempi descritti dell'uso efficace degli agonisti TLR nella terapia tumorale mostrano la promessa dell'uso di questi farmaci, nonché la fattibilità di ulteriori ricerche volte alla creazione di farmaci antitumorali con un meccanismo d'azione simile.

Tuttavia, come affermato in precedenza in questa recensione, un gran numero di cellule tumorali può esprimere TLR sulla loro superficie e l'interazione diretta di tali cellule con i ligandi TLR può migliorare la progressione del tumore, oltre a renderlo meno sensibile ai farmaci chemioterapici. Pertanto, esiste la possibilità che gli agonisti TLR (microrganismi patogeni in grado di superare la barriera immunitaria; LPS di batteri che fanno parte della normale microflora intestinale, che possono essere rilasciati nel flusso sanguigno; i loro stessi ligandi endogeni) che circolano costantemente nel corpo possano contribuire direttamente o indirettamente al miglioramento della progressione del tumore.

A questo proposito, una direzione promettente nel trattamento delle neoplasie maligne è l'uso di approcci volti a sopprimere le vie di segnalazione dipendenti dai TLR. Gli approcci già noti utilizzati nel trattamento delle neoplasie maligne comprendono l'uso di inibitori di NF-kB.

Come è noto, l'attivazione costitutiva di questo fattore si osserva in tipi di tumori come: morbo di Hodgkin, leucemia linfoblastica acuta, mieloma multiplo, cancro della mammella, del colon, del polmone, dell'ovaio, della prostata, vari tipi di linfomi, cancro del fegato, melanoma, ecc. . .

Per sopprimere l'attività di NF-kB vengono utilizzati diversi gruppi di farmaci: farmaci antinfiammatori non steroidei che inibiscono l'attività di 1KK e COX-2; inibitori 1KK naturali e biodisponibili: flavonoidi, prostaglandine, BMS-345541, PS1145, SC-514 e SPC839; nonché inibitori del proteasoma che sopprimono l'attività di NF-kB prevenendo la degradazione di 1kB - bortezomib (PS-341), irinotecan, gemcitabina e altri farmaci ampiamente utilizzati nel trattamento dei tumori dell'intestino tenue e crasso, dello stomaco, del pancreas , eccetera.

Poiché il fattore NF-kB è un collegamento chiave nella via di segnalazione TLR-dipendente, l'uso dei suoi inibitori sembra promettente per sopprimere la stimolazione TLR-dipendente della crescita tumorale.

Un altro obiettivo promettente, a nostro avviso, potrebbero essere gli stessi TLR. Poiché TLR2 e TLR4 (recettori coinvolti nella stimolazione della crescita tumorale) sono espressi sulla superficie cellulare, sembra possibile utilizzare molecole specifiche (anticorpi, inibitori chimici) che ne sopprimono l'attività funzionale. Ad oggi sono stati ottenuti anticorpi che bloccano l’attività dei TLR, ma nella letteratura scientifica disponibile non ci sono dati sul loro utilizzo clinico.

CONCLUSIONE

I TLR fanno parte della famiglia PRR. Gli effetti associati alla loro attivazione si estendono oltre la risposta immunitaria innata. La partecipazione all'attivazione delle cellule dendritiche, la regolazione di reazioni immunitarie specifiche a livello delle cellule T e B, l'aumento dell'espressione di IFN, ecc. determinano il coinvolgimento dei TLR nella formazione di una risposta efficace del sistema immunitario innato e adattivo quando vari gli agenti patogeni entrano nel corpo o quando si mantiene l'omeostasi dei tessuti. Sono stati pubblicati i risultati di numerosi studi secondo i quali i ligandi dei TLR possono essere utilizzati come adiuvanti per l'immunoterapia di neoplasie maligne. Tuttavia, è noto che l'attivazione dei TLR sulla superficie delle cellule tumorali può portare ad un aumento della progressione di tumori di varia origine.

Questa differenza negli effetti dipende principalmente dal tipo di ligando utilizzato. Come mostrato nella tabella. 1, i TLR possono essere divisi in due gruppi: che inducono la produzione e non inducono. Tipicamente, quando vengono somministrati agonisti dei TLR3, 4,

7, 8, 9, attivando gli IRF, si osserva la soppressione della crescita del tumore. Allo stesso tempo, i dati sugli antitumorali

Attualmente è assente l'azione colica degli agonisti TLR2 che, a differenza dei recettori elencati (TLR3, 4, 7, 8, 9), non è in grado di attivare la produzione dell'IFN di tipo I. Un'altra caratteristica che spiega le differenze negli effetti degli agonisti dei TLR sui tumori è la via di somministrazione. La somministrazione intratumorale dei ligandi TLR3, 4, 7, 8, 9 nella stragrande maggioranza dei casi provoca la morte delle cellule tumorali e una diminuzione delle dimensioni del tumore. La spiegazione più probabile per l'attività antitumorale di questi TLR è la loro capacità, in risposta all'interazione con un ligando: a) di indurre l'espressione locale degli IFN di tipo I e II, che sono noti per causare la morte delle cellule tumorali; b) attivare l'immunità cellulare. In questo caso, la morte delle cellule tumorali, la loro fagocitosi e la successiva presentazione di antigeni tumore-specifici determinano un'ulteriore stimolazione dell'immunità antitumorale specifica. Tuttavia, numerosi studi hanno dimostrato che la somministrazione sistemica di ligandi del TLR4, al contrario, è spesso associata alla stimolazione della crescita tumorale. A nostro avviso, questa differenza è dovuta al fatto che le iniezioni intratumorali del ligando TLR4 (LPS) provocano un accumulo significativamente maggiore di IFN direttamente nei tumori rispetto alla somministrazione sistemica del ligando. Poiché gli IFN sono proteine ​​effettrici a breve distanza che agiscono a concentrazioni piuttosto elevate, la loro produzione all'esterno del tumore (se somministrati sistemicamente) non porta alla morte delle cellule tumorali e, di conseguenza, allo sviluppo dell'immunità antitumorale. In questo caso, le citochine e le chemochine proinfiammatorie indotte dopo la somministrazione locale o sistemica di LPS possono svolgere un duplice ruolo: con la somministrazione intratumorale di LPS, promuovere lo sviluppo dell'immunità antitumorale, e con la somministrazione sistemica - in assenza di bersagli per il sistema immunitario. sistema - hanno un effetto positivo sulla crescita del tumore, sulla stabilità delle sue cellule e sul loro potenziale di metastasi.

Pertanto, i dati disponibili indicano un duplice effetto degli agonisti dei TLR sulla crescita del tumore. Questo duplice effetto dei TLR suggerisce un ruolo funzionale più complesso per i TLR nella biologia del tumore. È chiaro che tale ruolo per i TLR va oltre la semplice attivazione di NF-κB. Studiare l'effetto di diversi ligandi TLR sui tumori richiede di tenere conto di molti fattori, incluso il livello di espressione dei TLR; il tipo di tessuto da cui ha origine il tumore; microambiente tumorale e molti altri. Lo studio sistematico delle funzioni e del ruolo dei TLR sulle cellule tumorali può dare un contributo significativo allo sviluppo di nuovi agenti antitumorali con un meccanismo d'azione TLR-dipendente.

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Secondo l'opinione prevalente, i recettori Toll like (TLR) sono strutture proteiche evolutivamente conservate considerate una componente chiave dell'immunità innata e acquisita nei mammiferi.

Scoperta dei recettori Toll-like

I TLR furono identificati per la prima volta in Drosophila. Si è trattato di una scoperta per la quale nel 2011 gli autori Botler (USA), Hoffman (Lussemburgo) e Stayman (Canada) sono stati insigniti del Premio Nobel. Il principale ruolo biologico dei TLR nella Drosophila è legato alla protezione contro le infezioni e alla partecipazione ai processi di rigenerazione. Successivamente, Medzhitov ha identificato i TLR ed è stato dimostrato che nelle cellule di mammifero hanno un dominio citoplasmatico comune con il recettore dell'interleuchina 1. Ad oggi, i TLR sono stati scoperti nei mammiferi, compreso l’uomo, e persino nelle piante.

Struttura dei recettori Toll-like

Tutti i TLR hanno una struttura simile e sono proteine ​​transmembrana integrali. La zona superficiale della molecola, responsabile del legame con il ligando, è rappresentata dalla regione N-terminale della sequenza aminoacidica di 19-25 regioni ripetitive arricchite in leucina. Segue una regione di transizione responsabile dell'attacco del recettore alla membrana cellulare, arricchita in cisteina. La parte distale interna del recettore è rappresentata dal dominio TIR (Toll/IL-receptor), che ha ricevuto il suo nome a causa della struttura identica di questa regione nei TLR e nei recettori delle citochine della famiglia IL-1.

Prova dell'importanza dei recettori Toll-like

L'importanza della partecipazione dei TLR all'attività del sistema immunitario è stata dimostrata in studi sperimentali su topi knockout con mutazioni indotte artificialmente nei geni di vari TLR. Pertanto, i topi con una mutazione nel gene che codifica TLR4 morivano quando venivano infettati con 1-2 unità formanti colonie (CFU) di Salmonela typhimurium, mentre negli animali normali la morte si verificava quando venivano iniettati più di 2000 CFU di questi batteri. Altri esperimenti hanno dimostrato che i topi carenti di TLR4 sono altamente sensibili all'Escherichia coli, alla Neisseria meningitides e alla Candida albicans. Risultati simili sono stati ottenuti studiando il ruolo dei TLR nella protezione contro le infezioni virali. Sono stati pubblicati i risultati di studi che mostrano il coinvolgimento dei TLR nello sviluppo del tumore.

Tipi di recettori Toll-like

A seconda della localizzazione dei TLR nella cellula, vengono isolati i recettori che si trovano sulla membrana citoplasmatica TLR1, TLR2, TLR4, TLR5, TLR6 e TLR10 e sulle membrane degli organelli intracellulari TLR3, TLR7, TLR8 e TLR9 - lisosomi, endosomi, e l'apparato del Golgi. I ligandi dei recettori localizzati sulla membrana citoplasmatica sono le strutture superficiali dei microrganismi: lipoproteine, lipopolisaccaridi, flagellina, zimosan.

Coinvolgimento dei recettori Toll-like nell'immunità innata

La partecipazione dei recettori TOLL LIKE all'immunità innata è assicurata da:

Coinvolgimento dei recettori Toll-like nell'immunità acquisita

La partecipazione dei recettori TOLL LIKE all'immunità acquisita è dovuta a:

Meccanismi dei recettori Toll-like

A riposo, i TLR non attivati ​​sono presenti sulla membrana cellulare in uno stato monomerico. Dopo aver riconosciuto le “immagini” molecolari dei patogeni, i TLR attivano una cascata di reazioni di trasduzione del segnale nel nucleo cellulare: legandosi a un ligando, il recettore subisce dimerizzazione, accompagnata da un cambiamento nella conformazione del dominio TIR, che si lega al molecola adattatrice MyD88 (proteina di differenziazione mieloide 88), necessaria per attrarre le chinasi della famiglia IRAK (chinasi associata al recettore IL-1). Dopo l'attivazione, IRAK interagisce con il fattore intracellulare TRAF6 (fattore 6 associato al recettore del TNF), determinando il rilascio del fattore nucleare kappa B (NF-κB) e la sua traslocazione nel nucleo della cellula. Legandosi alle regioni promotrici dei geni, il fattore nucleare attiva la sintesi di citochine proinfiammatorie, molecole di adesione, molecole costimolatorie con successiva attivazione di strutture immunitarie adattative.